論文の概要: Symmetrically Threaded SQUIDs As Next Generation Kerr-cat Qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.11375v1
• Date: Sat, 18 May 2024 19:26:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-21 17:59:18.209518
• Title: Symmetrically Threaded SQUIDs As Next Generation Kerr-cat Qubits
• Title（参考訳）: シンメトリでスレッド化されたSQUIDを次世代のKerr-catビットとして使う
• Authors: Bibek Bhandari, Irwin Huang, Ahmed Hajr, Kagan Yanik, Bingcheng Qing, Ke Wang, David I Santiago, Justin Dressel, Irfan Siddiqi, Andrew N Jordan,
• Abstract要約: Kerr-cat量子ビットは、ビットフリップに対する自律的な保護を持つボソニック量子ビットである。 我々は、Kerr-cat量子ビット、すなわちSymmetrically Threaded SQUIDs(STS)の代替回路について検討する。 我々は、Kerr-cat量子ビットのコヒーレント状態(T_alpha$)の寿命が、Kerr非線形性の弱いSTS回路とSNAIL回路の両方で同じであることを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.8367666387458905
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Kerr-cat qubits are bosonic qubits with autonomous protection against bit-flips. They have been studied widely using driven Superconducting Nonlinear Asymmetric Inductive eLement (SNAIL) oscillators. We theoretically investigate an alternate circuit for the Kerr-cat qubit, namely Symmetrically Threaded SQUIDs (STS). We perform the circuit analysis and derive the Gorini-Kossakowski-Sudarshan-Lindblad (GKLS) master equation for the Kerr-cat qubit attached to a thermal environment. We find that the lifetime time of the coherent states ($T_\alpha$) of the Kerr-cat qubit is the same in both the STS and SNAIL circuits for weak Kerr nonlinearity. However, the STS Kerr-cat qubits have the additional benefit of being resistant against higher order photon dissipation effects, resulting in significantly longer $T_\alpha$ even with stronger Kerr nonlinearity on the order of $10{~\rm MHz}$. We also examine the effects of strong flux driving and asymmetric Josephson junctions on $T_\alpha$. Unlike the SNAIL design, we find a dip in $T_\alpha$ of the STS Kerr-cat qubit for weak two-photon drive. However, we show that the dip can be mitigated by applying a suitable drive-dependent detuning. With the proposed design and considering a cat size of 10 photons, we predict $T_\alpha$ of the order of tens of milliseconds even in the presence of multi-photon heating and dephasing effects. The robustness of the STS Kerr-cat qubit makes it a promising component for fault-tolerant quantum processors.
• Abstract（参考訳）: Kerr-cat量子ビットは、ビットフリップに対する自律的な保護を持つボソニック量子ビットである。 誘導型超伝導非線形非対称誘導型eLement (SNAIL) 発振器を用いて広く研究されている。 本稿では,Kerr-cat qubit,すなわちSymmetrically Threaded SQUIDs(STS)の代替回路について理論的に検討する。 熱環境に付随するKerr-cat量子ビットに対して,回路解析を行い,Gorini-Kossakowski-Sudarshan-Lindblad(GKLS)マスター方程式を導出する。 我々は、Kerr-cat量子ビットのコヒーレント状態(T_\alpha$)の寿命が、Kerr非線形性の弱いSTS回路とSNAIL回路の両方で同じであることを示した。 しかし、STS Kerr-cat キュービットは高次光子散逸効果に耐性を持つという付加的な利点があり、結果として10{~\rm MHz}$の順序でカーのより強い非線形性を持つにもかかわらず、はるかに長いT_\alpha$となる。 また、強いフラックス駆動と非対称ジョセフソン接合が$T_\alpha$に与える影響についても検討する。 SNAIL設計とは違って、STS Kerr-cat qubit の $T_\alpha$ は弱2光子駆動のための dip である。 しかし、ドライブ依存のデチューニングを適用することで、ディップを緩和できることを示す。 提案した設計と猫の10光子の大きさを考慮すると,多光子加熱および脱落効果が存在する場合でも,数十ミリ秒のオーダーのT_\alpha$を予測できる。 STS Kerr-cat量子ビットの堅牢性は、フォールトトレラント量子プロセッサにとって有望なコンポーネントである。

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